JPWO2012081152A1 - ポンプ装置 - Google Patents

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Abstract

識別機能を備え、低価格化を可能としたポンプ装置を提供する。流量計を備えたサクションチューブに、ポンプのリターンチャネルとデリバリチャネルとを接続し、リターンチャネルにリターンチューブを接続し、サクションチューブとデリバリチャネルとの間に電磁弁を設け、流量計の流速差によって流体を識別する制御装置を設ける。電磁弁は、液体の流入時にはデリバリチャネルを閉じ、サクションチューブから吸い込まれた流体の流量を流量計によって測定し、流体をリターンチャネルを介してリターンチューブに戻す。制御装置は、液体を目的とする流体であることを識別したときに、電磁弁を開放してデリバリチャネルへも流体を供給させる。

Description

本発明は、例えば、選択触媒還元型の排気浄化装置に使用されるポンプ装置に係り、詳しくは、識別機能を備え、低価格化を可能としたポンプ装置に関する。
従来、エンジンの排気を後処理により浄化する装置として、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアにより低減させる選択触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）型の排気浄化装置が知られている。
この排気浄化装置では、排気通路に窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元触媒が設置されるとともに、この窒素酸化物（ＮＯｘ）還元触媒の上流に尿素水の供給装置が、下流にアンモニア浄化用の酸化触媒が設置される。供給装置により排気に添加された尿素の加水分解によりアンモニアが生じ、このアンモニアが還元剤として窒素酸化物（ＮＯｘ）還元触媒に供給される。他方、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に寄与せずに窒素酸化物（ＮＯｘ）還元触媒を通過したアンモニア（スリップアンモニア）は、大気中への放出前にアンモニア浄化触媒により酸化され、浄化される。
選択触媒還元（ＳＣＲ）型の排気浄化装置では、指定した液体を使用する容器では吸込み用ポンプの他、識別センサーと呼ばれるポンプとは別体の装置を必要とした。その装置を用いることによって、使用する液体を管理していた（例えば、特許文献１,２参照）。
特開２００５−３３７９６９号公報 特開２００７−２６３９４９号公報
しかし、特許文献１の液種識別方法及び液種識別装置及び特許文献２の液体識別装置及び液体識別方法では、吸込み用ポンプの他、識別センサーと呼ばれるポンプとは別体の装置を必要とするため、コストアップが課題となっていた。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、識別機能を備え、低価格化を可能としたポンプ装置を提供することにある。
本発明に係るポンプ装置は、流量計を備えたサクションチューブと、このサクションチューブにリターンチャネルとデリバリチャネルとを接続させるポンプと、リターンチャネルに接続するリターンチューブと、サクションチューブとデリバリチャネルとの間に設けられる電磁弁と、流量計の流速差によって流体を識別する制御装置とを備えている。
電磁弁は、液体の流入時にはデリバリチャネルを閉じ、サクションチューブから吸い込まれた流体の流量を流量計によって測定し、流体をリターンチャネルを介してリターンチューブに戻す。
制御装置は、液体を目的とする流体であることを識別したときに、電磁弁を開放してデリバリチャネルへも流体を供給させる。
本発明の実施形態では、本発明に係るポンプ装置を選択触媒還元（ＳＣＲ）型の排気浄化装置を搭載した自動車に搭載し、尿素を貯留する容器を備え、電磁弁は、エンジン始動時にはデリバリチャネルを閉じ、サクションチューブから吸い込まれた尿素の流量を流量計によって測定し、尿素をリターンチャネルを介してリターンチューブに戻す。
制御装置は、尿素を目的とする尿素であることを識別したときに、電磁弁を開放してデリバリチャネルへも尿素を供給させる。
本発明の実施形態では、ポンプは、リターンチャネルとデリバリチャネルとに同軸上に連結するコンバインファンを配置している。
本発明によれば、ポンプの吸い上げる動作の過程に流量計を挟むことによって流体の識別というプロセスを付加することができ、これによって、従来の別置型の識別センサーが不要となる。
本発明の一実施形態に係るポンプ装置を示す一部切り欠き側面図である。 図１の構成図である。 図１の要部を示す説明図である。 図３に用いるコンバインファンの斜視図である。 本発明の別の実施形態に係るポンプ装置を示す説明図である。
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１乃至図４は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１を選択触媒還元（ＳＣＲ）型の排気浄化装置を搭載した自動車に適用した例を示す。
本実施形態に係るポンプ装置１は、尿素を貯留する容器１０の開口部１１に載置されるポンプモジュール１２を有する。
ポンプモジュール１２には、リターンチューブ２７に接続するリターンチャネル１４と、マフラーへの供給管２６に接続されるデリバリチャネル１５と、リターンチャネル１４内に配置される第一ファン１７と、デリバリチャネル１５内に第一ファン１７と同軸上に配置される第二ファン１８と、第一ファン１７及び第二ファン１８を回転させるモータ１６とを有するポンプ１３が設けられている。
第一ファン１７及び第二ファン１８は、図４に示すように、コンバインファンによって構成されている。ここで、ポンプ１３にコンバインファンを採用した主たる理由は、流量測定にはある程度の流速が必要であるが、ＳＣＲ装置としての尿素使用量が少ないことによる各系統の大幅な流量差を一つの駆動機（モータ）で賄うためである。
リターンチャネル１４とデリバリチャネル１５とは、容器１０内に配置されるサクションチューブ２０の端部に設けた下流側に拡大するように形成された二股形状の接続管２１の管路２１ａ，２１ｂにそれぞれ並行して接続されている。
デリバリチャネル１５は、二股形状の接続管２１の一方の管路２１ｂとの境界部に電磁弁２５を設けている。電磁弁２５は、後述する制御装置２４によって開閉が制御されている。
サクションチューブ２０には、流量計２２が配置されている。
流量計２２は、制御装置（ＣＰＵ）２４に連絡し、流量差によりサクションチューブ２０内を流れる流体が尿素であるか否かの識別を行うように構成されている。
ここで、本実施形態における流速測定方法について説明する。
本実施形態では、制御装置２４は、単位時間（ポンプ能力により異なるが、１０秒〜１分程度）あたりの流量とリターンチューブ２７の管路断面積より流速を算出する。
電磁流量計を採用する場合は、非導電性の液体を混入した段階で流量測定が不可なので、空判断もしくはＮＧ判断ができる（尿素の導電率は石油や水のそれとは異なる）。
次に、本実施形態におけるポンプ１３と電磁弁２５との関係について説明する。
本実施形態では、ＳＣＲシステムが始動されると、制御装置２４が電磁弁２５を閉じ、ポンプ１３では、サクションチューブ２０で吸い込んだ尿素をリターンチャネル１４からリターンチューブ２７のみへ流している。流量計２２によって計測される流速から制御装置２４がプリセットされたデータと合致したことを判断すると、制御装置２４は電磁弁２５を開いてリターンチューブ２７とマフラーへの供給管２６との両方へと流れる仕組みとなっている。
リターンチャネル１４には、容器１０内に配置されるリターンチューブ２７が接続されている。
容器１０には、液面レベルゲージ２８が設けられている。
次に、本実施形態に係るポンプ装置１の作用を説明する。
先ず、本実施形態に係るポンプ装置１が適用される選択触媒還元（ＳＣＲ）型の排気浄化装置を搭載した自動車のエンジン（ＡＣＣ）が始動すると、制御装置２４が電磁弁２５を閉じた状態（１００％リターン）で、ポンプ１３のモータ１６を例えば２０ｓｅｃから３０ｓｅｃほど駆動させ、流量計２２にて流速を計測する（駆動時間：サンプリング時間については、ポンプの性能、使用する流量計の精度に依存するので参考値とする）。
制御装置２４は、その計測値がプリセットされた値に合致したと判断すると、ＳＣＲシステムが使用できる状態となる。システムがＲＥＡＤＹ後にマフラーへの供給管２６内へ尿素を噴射せよという信号を受けた後（この制御は従前通りとする）、制御装置２４が電磁弁２５を開き全流量の数％がマフラーへの供給管２６側へと供給される。
この段階でも流量計２５を通じて液体は常に制御装置２４によって監視されており、エンジン始動後に不正液体を混入させた場合はただちに制御装置２４が電磁弁２を閉じ、再計測、液体判断作業を行う。それでもＮＧの場合は異常信号をメーターへと発信する。なお、ポンプ１３の出力は制御装置２４によってコントロールされている。
次に、本実施形態において、尿素噴射時も必ずリターン側への流水する構造とする理由について説明する。
常に流量計２２による流量に基づいて制御装置２４は水溶液を監視すること、エンジン始動後に意図的に規定外液体（軽油やオイル）を混入させた際に電磁弁２５を閉じ、事故防止を図ること、通常の尿素使用レベルでは充分な流速が得られないので、リターンチューブ２７側へ戻すことによって検知に必要な流量が得られることが挙げられる。
以上のように、本実施形態によれば、ポンプ１３より吸い上げられた液体は流量計２５を通過する時に計測された流速が液体の密度によって異なるが、測定された流速が制御装置２４内に予めセットされた流速と異なると電磁弁２５を通じ、リターンチューブ２７へと戻される。これを何度か繰り返し、初期設定流速が得られないと異常（指定外液体充填）と判断し、異常信号を出力する。
尿素（比重：１．１）を正規液体とセットした場合、軽油（比重：０．８）を吸込むと流速が速くなる。その流速差を制御装置２４で検知して、リターンチューブ２７側へと切り替える。これによって、アトマイザー側へ不正流体の分配を阻止することができる。
本実施形態において、尿素の総供給量は、例えば、管路の断面積とモータの回転数、バルブのＯＮ−ＯＦＦで算出される。 例えば、アトマイザー側へ供給されてもリターンされる分があるので、単純には加算されないが、本実施形態では、流量（又はモータ回転数）＋電磁弁の開閉時間（アトマイザー側へ供給された尿素の何％がリターンかは設計値で設定可能と考えます）で実供給量をデータとして出すことが可能である。
なお、上記実施形態では、尿素ＳＣＲ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、酪農分野での適用が考えられる。
図５は、流量計２２Ａから得た情報によって乳脂肪分を判別する例を示す。
この装置では、それで電磁弁２５Ａ，２５Ｂの開閉制御することによって乳脂肪分別にパック詰めが可能となる。
この装置により、原料をランダムに殺菌装置へ投入しても、パック詰めの段階で乳脂肪分別に階級分けができる。
また、本発明は、例えば、油水分離装置、廃液蓄積タンクなど、２種以上の混合液体を分離処理する際に応用可能である。
１ ポンプ装置
１０ 容器
１３ ポンプ
１４ リターンチャネル
１５ デリバリチャネル
１６ モータ
２０ サクションチューブ
２２ 流量計
２３ モータ
２４ 制御装置
２５ 電磁弁
２６ マフラーへの供給管
２７ リターンチューブ

Claims (3)

  1. サクションチューブと、
    前記サクションチューブに設けられる流量計と、
    リターンチャネルとデリバリチャネルとを有し、前記リターンチャネルと前記デリバリチャネルとを前記サクションチューブと接続させるポンプと、
    前記リターンチャネルに接続するリターンチューブと、
    前記サクションチューブと前記デリバリチャネルとの間に設けられる電磁弁と、
    前記流量計の流速差によって流体を識別する制御装置と
    を備え、
    前記電磁弁は、前記液体の流入時には前記デリバリチャネルを閉じ、前記サクションチューブから吸い込まれた前記流体の流量を流量計によって測定し前記流体を前記リターンチャネルを介して前記リターンチューブに戻し、
    前記制御装置が前記液体を目的とする流体であることを識別したときに、前記電磁弁を開放して前記デリバリチャネルへも流体を供給させる
    ことを特徴とするポンプ装置。
  2. 選択触媒還元（ＳＣＲ）型の排気浄化装置を搭載した自動車に用いられるポンプ装置において、
    尿素を貯留する容器と、
    前記容器内に配置されるサクションチューブと、
    前記サクションチューブに設けられる流量計と、
    前記容器の開口部側に位置し、リターンチャネルとデリバリチャネルとを有し、前記リターンチャネルと前記デリバリチャネルとを前記サクションチューブと接続させるポンプと、
    前記容器内に配置され、前記リターンチャネルに接続するリターンチューブと、
    前記サクションチューブと前記デリバリチャネルとの間に設けられる電磁弁と、
    前記流量計の流速差によって尿素を識別する制御装置と
    を備え、
    前記電磁弁は、前記自動車のエンジン始動時には前記デリバリチャネルを閉じ、前記サクションチューブから吸い込まれた前記尿素の流量を流量計によって測定し、前記尿素を前記リターンチャネルを介して前記リターンチューブに戻し、
    前記制御装置が前記尿素を目的とする尿素であることを識別したときに、前記電磁弁を開放して前記デリバリチャネルへも前記尿素を供給させる
    ことを特徴とするポンプ装置。
  3. 請求項１又は２記載のポンプ装置において、
    前記ポンプは、前記リターンチャネルと前記デリバリチャネルとに同軸上に連結するコンバインファンを配置している
    ことを特徴とするポンプ装置。
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